Cette thèse présente des travaux de modélisation mathématique de la croissance tumorale. On détaille dans ce manuscrit la construction d’indicateurs de bio-imagerie, destinés à quantifier l’hétérogénéité tumorale. Un modèle d’équations aux dérivées partielles constitué de deux types de cellules tumorales est étudié par la suite. Le paramétrage de ce modèle est propre à chaque patient et à chaque lésion. Il est effectué grâce à des données d’imagerie médicale (IRM ou scanner), ce qui constitue une méthode non invasive pour le patient. Les indicateurs ainsi que le modèle décrit ont été utilisés dans le cadre du suivi des métastases des lésions rénales de 5 patients traités avec un médicament anti-angiogénique. Enfin, la dernière partie a pour objectif de distinguer différents types de lésions rénales (malignes ou non) grâce à l’imagerie afin de limiter les chirurgies inutiles. On s’est particulièrement attaché à distinguer les carcinomes rénaux à cellules claires des angiomyolipomes pauvres en graisse. / This document deals with mathematical modelling of tumour growth. Biological indicators based on medical images are constructed in order to quantify tumoral heterogeneity. In the first part, a partial differential equations model made of two distinct cell subtypes is being studied. The model’s parameters are unique for each patient and each lesion. They are computed thanks to medical images (MRI or scan), which is a non-invasive method for the patient. Both the indicators and the model described are used on the cases of 5 patients treated with an anti-angiogenic medicine. The last part of the document aims at distinguishing different renal tumour subtypes that can be malignant or benign. Angiomyolipomas and renal cells carcinomas were particulary studied in the last part of the document.

Le cancer est l'une des principales causes de décès dans le monde. L'angiogenèse tumorale est le processus de formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants. Une tumeur cancéreuse peut induire l'angiogenèse afin de disposer d'apports supplémentaires en oxygène et nutriments, indispensables à la poursuite de son développement. Cette thèse consiste en l'élaboration d'un modèle mathématique multi-échelle de l'angiogenèse tumorale. Ce modèle intègre les principaux mécanismes intervenant aux échelles tissulaire et moléculaire. Couplé à un modèle de croissance tumorale, notre modèle permet d'étudier les effets de l'apport en oxygène sur la croissance tumorale. D'un point de vue mathématique, ces modèles d'angiogenèse et de croissance tumorale reposent sur des équations aux dérivées partielles de réaction-diffusion et d'advection régissant l'évolution spatio-temporelle des densités de cellules endothéliales, cellules constituant la paroi des vaisseaux sanguins, et tumorales, ainsi que celle des concentrations tissulaires en substances pro- et antiangiogéniques et en oxygène. A l'échelle moléculaire, la liaison des substances angiogéniques aux récepteurs membranaires des cellules endothéliales, mécanisme clé de la communication intercellulaire, est modélisée à l'aide de lois pharmacologiques. Ce modèle permet ainsi de reproduire in silico les principaux mécanismes de l'angiogenèse et d'analyser leur rôle dans la croissance tumorale. Il permet également de simuler l'action de différentes thérapies anti-angiogéniques, et d'étudier leur efficacité sur le développement tumoral afin d'aider à l'innovation thérapeutique / Cancer is one of the main causes of death worldwide. Angiogenesis is the formation of new blood vessels from preexisting vessels. A cancerous tumor can induce angiogenesis in order to get essential additional oxygen and nutrients supply to grow. This thesis is about the development of a multiscale mathematical model of tumor-induced angiogenesis. This model takes into account the main mechanisms that occur at the tissue level and at the molecular level during angiogenesis. Coupled with a model of tumor growth, our model enables to simulate the e_ect of oxygen supply on tumor growth. On a mathematical point of view, these models of tumor-induced angiogenesis and tumor growth are based on reaction-di_usion and advection partial di_erential equations that govern the evolution of the densities of endothelial cells, that compose blood vessel wall, and tumor cells, and that of the tissue concentrations of pro- and anti-angiogenic substances and oxygen. At the molecular level, the binding of angiogenic substances to receptors located on the membrane of endothelial cells is modeled by use of pharmacological laws. Such bindings are key mechanisms of intercellular communication. This model makes it possible to reproduce in silico the main mechanisms of angiogenesis and to analyze their action on tumor growth. It also enables to simulate the action of several antiangiogenic therapies and to study their e_cacy on tumor growth in order to help therapeutic

Malgré l’efficacité thérapeutique avérée des agents anti-angiogéniques et des agents anti-vasculaires (VDA), le mécanisme d’action précis des stratégies ciblant les vaisseaux sanguins tumoraux, les raisons de leur efficacité ainsi que les mécanismes de résistance à ces drogues sont encore mal compris. Il est rapidement apparu essentiel d’identifier des biomarqueurs capables de refléter l’angiogénèse tumorale ou les effets sur la vascularisation tumorale de ces traitements. Compte tenu de leur importance dans des pathologies vasculaires, les cellules endothéliales matures circulantes (CEC) et les progéniteurs endothéliaux circulants (CEP) ont d’emblée été pressenties comme des candidats intéressants pour être des biomarqueurs de réponse aux stratégies ciblant la vascularisation tumorale. Nous avons exploré l’intérêt de ces cellules en tant que biomarqueurs de l’angiogénèse dans des tumeurs pédiatriques, et leur rôle en tant que biomarqueurs de traitement par des agents anti-angiogéniques chez des sujets adultes atteints de cancer. Ces travaux ont mis en lumière l’intérêt des CEP et ont été à la source d’un travail plus « mécanistique » où nous avons étudié dans différents modèles murins le rôle des CEC et CEP dans le mécanisme d’action des agents anti-vasculaires et plus particulièrement le rôle fonctionnel des CEP dans la résistance à ces molécules. Par des stratégies d’association d’agents anti-angiogéniques aux VDA destinées à inhiber les CEP, nous montrons l’augmentation de l’activité anti-tumorale des VDA et offrons un rationnel mécanistique pour optimiser les schémas thérapeutiques actuels des traitements anti-vasculaires. Nos données apportent des arguments en faveur du rôle potentiel de ces cellules en tant que biomarqueurs de l’angiogénèse, des traitements anti-angiogéniques et de la résistance aux traitements anti-vasculaires. / Despite their therapeutic impact and clinical benefit, the mecanisms of action of anti-angiogenic agents and vascular disrupting agents (VDA), the reasons for their efficacy as well as the mechanisms underlying resistance to these drugs are not fully understood. Thus, identifying surrogate biomarkers of tumor angiogenesis and of the effects of these new therapeutic agents targeting tumor blood vessels has become a crucial objective. Because of their importance in vascular diseases, mature circulating endothelial cells (CEC) and circulating endothelial progenitor cells (CEP) were suggested to be potential candidate biomarkers of disease response and relapse to vascular targeting strategies. We investigated the role of these cells as biomarkers of tumor angiogenesis in pediatric solid tumors, as well as biomarkers of response to anti-angiogenic therapies in adult cancer patients. By revealing the particularly important role of CEP, these initial studies led to a more “mechanistic” study in which the cellular and molecular effects of a VDA were evaluated with regard to CEC and CEP in different mouse models; in particular, the “catalytic” role of CEP was explored as a mechanism of resistance to VDA. By combining anti-angiogenic agents aimed to inhibit CEP mobilized by the VDA, we demonstrate an increase in the anti-tumor activity of the VDA and offer a mechanistic rational to optimize VDA-based therapeutic strategies. Our data support the role of CEC and CEP as biomarkers of angiogenesis, of anti-angiogenic strategies and of resistance to vascular-disrupting therapies.

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Le faible poids de naissance (FPN) est un facteur de risque indépendant reconnu de maladies cardiovasculaires et d'hypertension à l'âge adulte, mais les mécanismes physiopathologiques sous-tendant cette programmation précoce ne sont que partiellement connus. Chez l'adulte, la dysfonction endothéliale et l'altération tant quantitative que qualitative de la cellule progénitrice endothéliale (PEC) sont un marqueur précoce et sensible de risque cardiovasculaire. Des altérations vasculaires (raréfaction microvasculaire, anomalies de la structure vasculaire) et une dysfonction endothéliale (altération de la vasodilatation endothélium-dépendante) sont retrouvées chez le nouveau-né de FPN. Cependant, l'hypothèse d'une altération de la cellule progénitrice endothéliale chez le nouveau-né de FPN reste à être démontrée. Au cours de notre travail, nous avons montré une altération des capacités clonogéniques et angiogéniques des PECs des nouveau-nés de FPN, tant in vitro qu'in vivo. Cette dysfonction pourrait être liée à un déséquilibre antiangiogénique d'origine environnementale conduisant à un profil antiangiogénique d'expression génique de la PEC. Ainsi, nous avons pu montrer qu'une surexpression du gène de la thrombospondine-1 pouvait en partie expliquer la réduction du potentiel angiogénique des PECs du nouveau-né de FPN via une inhibition de la transduction du signal de la voie Akt/PI3K. D'autre part, une diminution des concentrations circulantes de VEGF, dont le rôle critique dans la néovascularisation est bien connu, peut-être liée à une augmentation de son inhibiteur circulant, sFlt1 (récepteur soluble au VEGF), a été retrouvée chez le nouveau-né de FPN. / Low birth weight (LBW) is a risk factor for cardiovascular disease in adulthood. However, the mechanisms explaining cardiovascular programming are incompletely understood. In adults, a reduced level of circulating endothelial progenitor cells (EPCs) is correlated with cardiovascular disease and independently predicts atherosclerosis disease progression. Recent studies demonstrated an impairment of vascular structure (microvascular rarefaction) and function (impaired vasodilation) in LBW neonates. Thus, we hypothesized that LBW infants display an EPCs impairment.We demonstrated an alteration of clonogenic and angiogenic capacities of EPCs fropm LBW infants, both in vitro and in vivo. This could be due to a fetal antiangiogenic imbalance and a subsequent antiangiogenic gene expression profile in EPCs of LBW infants. Through an inhibition of Akt/PI3K signaling, an upregulation of thrombospondin-1 expression could partially explain such observations. Moreover, VEGF pathway, the main angiogenesis regulator, could be involved as we found reduced circulating levels of VEGF, probably due to an increase of its main inhibitor, sFlt1 (soluble receptor of VEGF 1) in LBW infants. The addition of VEGF reversed the in vitro negative effect of LBW infants' sera on EPCs angiogenic function.This investigation opens the way for more studies of EPCs function in LBW subjects. Indeed, many questions emerged about the impact of such dysfunction on the future health of LBW infants.

Orientador: Anselmo Gomes de Oliveira / Resumo: O celecoxibe (CEL) é um inibidor específico de ciclooxigenase 2 e vem sendo estudado também como inibidor da atividade angiogênica em razão de sua propriedade de inibir o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF). Devido às suas características físico-químicas, o CEL possui baixa solubilidade em água e alta permeabilidade, sendo classificado como fármaco pertencente à classe 2 do Sistema de Classificação Biofarmacêutica. Alguns anti-inflamatórios não esteróides têm sido utilizados por via tópica no tratamento de grande parte das doenças do segmento anterior dos olhos, mas também apresentam bom prognóstico para o tratamento de doenças do segmento posterior dos olhos, tais como a retinopatia diabética (RD), degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e oclusão venosa retinal (OVR). Na maioria dos casos as concentrações locais dos fármacos no segmento posterior dos olhos não conseguem atender às necessidades quantitativas e temporais dos estímulos dessas doenças quando administrados pela via oral, ocular tópica ou parenteral sistêmica. Assim, o objetivo deste projeto foi desenvolver e caracterizar nanoemulsões (NEs) biocompatíveis visando à administração intraocular do CEL. Os sistemas nanoemulsionados contêm Fosfatidilcolina de Soja (FS) e Tween®20 (Tw) como tensoativos, Captex®200 como fase oleosa e tampão fosfato de potássio pH 7,2 como fase aquosa. As NEs foram desenvolvidas e sua nanoestrutura foi caracterizada através do diâmetro médio de gotículas onde as NEs vaz... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Celecoxib (CEL) is a specific inhibitor of cyclooxygenase 2 and has also been studied as an inhibitor of angiogenic activity because of its property of inhibiting vascular endothelial growth factor (VEGF). Due to its physico-chemical characteristics, CEL has low solubility in water and high permeability being classified as a drug belonging to class 2 of the Biopharmaceutical Classification System. Some anti-inflammatory drugs have been used topically to treat most of the anterior segment eye diseases, but also have a good prognosis for the treatment of diseases of the posterior segment of the eye such as diabetic retinopathy (DR), age-related macular degeneration (AMD) and retinal venous occlusion (RVO). In most cases the local concentrations of the drugs in the posterior segment of the eye fail to reach the quantitative and temporal needs of the stimuli of these diseases when administered by the oral, topical ocular and systemic parenteral rout. The aim of this project was to develop and characterize biocompatible nanoemulsions (NEs) capable of increasing the apparent solubility of CEL for intraocular administration. Nanoemulsified systems contain Soy Phosphatidylcholine (FS) and Tween®20 (Tw) as surfactants, Captex®200 as oily phase and potassium phosphate buffer pH 7.2 as the aqueous phase. The NEs were developed and their nanostructure was characterized by the mean diameter of droplets where the empty NEs had an average diameter of the order of 40 nm with a zeta potential... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Les aminopeptidases sont des cibles thérapeutiques importantes pour plusieurs maladies, car elles sont impliquées dans divers processus physiologiques et pathologiques comme la progression tumorale, l'angiogenèse, et certaines infections (virales, bactériennes, et parasitaires). Il en existe deux classes : les aminopeptidases avec un ion métallique (Aminopeptidase N [APN ou CD13] et leukotrien A4 hydrolase [LTA4H]) et les aminopeptidases avec deux ions métalliques (Aminopeptidase de l'Aeromonas proteolytica [APaero], Leucine Aminopeptidase cytosolique [LAPc] et Méthionine aminopeptidase 1 ou 2 [MetAP]). Deux types de composés dérivés des amino-benzosubérones ont été envisagés pour inhiber sélectivement chacune de ces classes d'aminopeptidases. L'étude des relations structures-activités (RSA) nous a permis de découvrir une molécule très puissante et sélective de l'APN (Ki 60 pM). L'APN est une enzyme monométallique considérée aujourd'hui comme une nouvelle cible pour la lutte contre le cancer car son inhibition bloque le processus de l'angiogenèse et donc la progression tumorale. L'étude d'une nouvelle classe de molécules trisubstituées dérivées des amino­benzosubérones a abouti à la découverte d'une seconde molécule active et sélective des enzymes bimétalliques notamment l'APaero (Ki 10 nM). / The aminopeptidases are important therapeutic targets for several diseases, because they are implied in various physiological and pathological processes like the tumoral progression, the angiogenesis, and certain infections (viral, bacterial, and parasitic). There are two classes: aminopeptidases with one metal ion (Aminopeptidase N [APN or CD13] and leukotriene A4 hydrolase [LTA4H]) and aminopeptidases with two metal ions (Aminopeptidase of Aeromonas proteolytica [APaero], cytosolic leucine aminopeptidase [LAPc] and Methionine aminopeptidase 1 or 2 [MetAP]). Two types of compounds of amino-benzosuberone derivatives were envisaged to inhibit selectively each one of these classes of aminopeptidases. The study of the structure-activity relationship (SAR) enabled us to discover a very powerful and selective molecule of the APN (Ki 60 pM). The APN is a monometallic enzyme considered today as a new target for the fight against cancer because its inhibition blocks the angiogenesis process and thus the tumoral progression. The study of a new class of trisubstituted molecules derived from the amino-benzosuberone led us to discover another molecule which is active and selective of the bimetallic enzymes in particular APaero (Ki 10 nM).

Les cancers sont l’une des causes majeures de mortalité dans le monde. Les mécanismes en jeu dans la croissance tumorale sont qualitativement connus, mais on se sait pas à l’heure actuelle prédire précisément quel sera le développement d’une tumeur donnée, ni estimer de façon certaine le protocole thérapeutique optimal pour chaque patient. Il est entendu que la modélisation mathématique pourrait apporter des éléments de réponse à ces questions. Durant cette thèse on s'est alors intéressé à la construction de formalismes mathématiques pour décrire la croissance tumorale et l’action de traitement anti-cancéreux. En particulier, on s'est intéressé à la prise en compte des mécanismes aussi bien moléculaires que cellulaires et tissulaires, par la construction d’un modèle continu, multi-échelles, de croissance de tumeur solide et d’angiogenèse. A partir de ce modèle, nous a pu envisager de façon qualitative un protocole optimal de combinaison entre un anti-angiogénique et une chimiothérapie.Le modèle multi-échelles inclut une représentation mathématique des voies de signalisation du VEGF dont on détaille la construction.Dans une autre approche, on a considéré un modèle discret, cellule-centré, reproduisant le développement de sphéroïdes de cellules épithéliales mammaires telles qu’observées lorsque ces cellules sont cultivées in vitro. On a pu mettre en évidence les différents mécanismes cellulaires impliqués dans la morphogenèse de structures composées de cellules saines, et celles composées de cellules mutées.Ces contributions montrent l’intérêt du formalisme multi-échelles adopté pour intégrer les connaissances et données sous-jacentes à l’étude du traitement des tumeurs. / Cancer is one of the leading causes of death in Europe. The mechanisms involved in tumour growth are qualitatively known, but we are still unable to precisely predict how a given tumour will evolve, nor estimate with certainty the optimal therapeutic protocol for each patient.It is well understood that mathematical modelling could give part of the answer to these questions. That is why during this thesis we considered the building of mathematical formalisms to describe tumour growth and the action of anti-cancer treatments. In particular, we investigated the molecular to tissular mechanisms of cancer development and angiogenesis through the building of a continuous multi-scale model. We were able to reproduce the effect of anti- angiogenesis treatments on tumour growth, and qualitatively study an optimal therapeutic protocol of anti-angiogenic combined with cytotoxic drugs. This multi-scale model integrates a mathematical representation of the signalling pathways of VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). We detail the development of this model which is based solely on information available in the literature and dedicated databases. In another approach, we considered a discrete, cell-based model to reproduce the development of spheroid structures of mammary epithelial cells. This model considers the behaviour of these cells when observed while grown in vitro in an appropriate medium. We were able to highlight the different mechanisms involved in the morphogenesis of wild and mutated cells structures.This work shows the importance of the multi-scale formalism we used to integrate the knowledge and data related to the study of cancer treatment.

La rétinopathie de la prématurité (ROP) est un trouble oculaire potentiellement aveuglant chez les nourrissons prématurés, qui est causé par la formation d'une néovascularisation rétinienne aberrante (NV). Des études récentes ont démontré que les cellules de Müller sont les principaux producteurs de cytokines inductrices d'inflammation et de facteurs de croissance dans des conditions pathologiques. Par ailleurs, le recrutement des macrophages est significativement augmenté au cours de la NV rétinienne, ce qui a un rôle proangiogénique dans la ROP. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que les LMP inhibent la NV pathologique de la rétine en ciblant les cellules de Müller dans le modèle murin de rétinopathie induite par l'ischémie (OIR). Nous avons démontré que les microparticules lymphocytaires (LMP) dérivées de lymphocytes T CEM humains pendant l'apoptose possèdent une grande capacité angiostatique. Dans notre étude actuelle, nous avons étudié l'effet des LMP in vitro et in vivo. In vitro, l'influence des LMP sur les propriétés des cellules de Müller a été déterminée en utilisant des cellules de Müller de rat rMC-1 et des macrophages murins RAW 264.7. Les résultats ont révélé que les LMP étaient internalisées par rMC-1 et réduisaient la prolifération cellulaire de rMC-1 en fonction de la dose, sans induire l'apoptose cellulaire. Les LMP ont inhibé la capacité chimiotactique de rMC-1 sur RAW 264.7, ainsi que l'expression des chimiokines (VEGF et SDF-1) dans rMC-1. In vivo, l'injection intra-vitréenne de LMP a été internalisée par les cellules de Müller. Les LMP ont atténué la NV aberrante de la rétine et l'infiltration des macrophages en partie par l'expression réduite des chimiokines (VEGF et SDF-1). De plus, les LMP régulent la baisse d'expression de ERK1 / 2 et HIF-1α dans les cellules Müller. Nos résultats actuels élargissent notre compréhension des effets des LMP, fournissant des évidences que les LMPs sont un traitement potentiel pour les maladies rétiniennes en lien avec la NV. / Retinopathy of prematurity (ROP) is a potentially blinding ocular disorder in premature infants. It is caused by the formation of aberrant retinal neovascularization (NV). Recent studies have demonstrated that Müller cells are the primary producers of inflammation-inducing cytokines and growth factors in pathological conditions. Additionally, the recruitment of macrophages is significantly increased during retinal NV, which exerts a proangiogenic role in ROP. Lymphocytic microparticles (LMPs) are small membrane-wrapped vesicles released from human CEM T lymphocytes, which is a cell line of acute lymphoblastic leukemia. In our previous studies, we demonstrated that LMPs derived from apoptosis-induced human CEM T lymphocytes possess potent angiostatic capacities. Therefore, we hypothesized that LMPs inhibit pathological retinal NV via targeting Müller cells in an ischemia-induced retinopathy mouse model. In this study, we investigated the effect of LMPs both in vitro and in vivo. In vitro, we determined the influence of LMPs on Müller cell properties using rat Müller cells rMC-1 and murine macrophages RAW 264.7. The results revealed that LMPs were internalized and reduced cell proliferation of rMC-1 dose-dependently without inducing cell apoptosis. LMPs also inhibited the chemotactic capacity of rMC-1 on RAW 264.7, as well as the expression of the chemokines (VEGF and SDF-1) in rMC-1. In vivo, we intravitreally injected LMPs and found that LMPs was internalized by Müller cells. LMPs attenuated aberrant retinal NV and the infiltration of macrophages. LMPs also downregulated the expression of angiogenic factors/chemokines (VEGF and SDF-1) in Müller cells. Furthermore, LMPs downregulated the expression of ERK1/2 and HIF-1α in Müller cells. These findings expand our understanding of the effects of LMPs, providing evidence that LMPs are a potential treatment for retinal NV diseases.

Contexte: La néovascularisation pathologique oculaire entraîne plusieurs troubles de la cécité, y compris la dégénérescence maculaire néovasculaire liée à l'âge (nDMLA) et la rétinopathie de la prématurité (ROP). La nDMLA est la principale cause de cécité dans le monde industrialisé avec un impact socio-économique considérable (1-6). Les thérapies palliatives actuelles reposent sur la suppression du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF), prouvé sûr et efficace (7-19). Cependant, certains patients résistent aux injections intravitréennes mensuelles répétées d'anti-VEGF, et les conséquences à long terme comprennent une perte de vision supplémentaire et une atrophie géographique (10, 14, 17, 18, 20-27). Cliniquement, il existe un besoin de nouvelles cibles combinatoires ou alternatives dans les cliniques, permettant de réduire les doses d'anti-VEGF, de traiter et d'étendre un intervalle approprié personnalisé à chaque patient non répondeur, et de minimiser la charge des injections répétées (24, 25, 28, 29). La famille TGF-β et sa sous-famille BMP sont cruciales dans l'angiogenèse oculaire physiologique dans un modèle de ROP, et pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles chez les patients souffrant d’une nDMLA (30-66). Hypothèse: COCO, un membre de la famille DAN, un modulateur connu des voies BMP et TGF-β, agit comme un facteur neurotrophique sur les progéniteurs de photorécepteurs humains en culture. Nous émettons l'hypothèse que les effets neurotrophiques et anti-angiogéniques de COCO pourraient être des approches thérapeutiques bénéfiques pour empêcher la néovascularisation dans la nDMLA ou la ROP. Objectifs: Objectif 1: Pour évaluer le rôle du COCO sur les maladies oculaires néovasculaires, nous proposons d'étudier ses effets sur la néovascularisation rétinienne et choroïdienne dans le développement et des modèles pathologiques de la DMLA et de la ROP lors d'injections intravitréennes. Objectif 2: Pour comprendre le rôle physiologique et le mécanisme d'action du COCO, nous évaluerons les effets de COCO endogène au cours de l'angiogenèse et du développement vasculaire oculaire. Conclusions: Nous avons découvert un nouvel inhibiteur de l'angiogenèse, COCO, un membre de la famille des protéines DAN. COCO abroge la migration et la prolifération des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine, en partie grâce à sa régulation des voies TGF-β et BMP et à une modification du métabolisme cellulaire et des gènes mitochondriaux. Les injections intravitréennes de COCO suppriment la vascularisation rétinienne en cours du développement et dans un modèle expérimental de ROP. COCO inhibe de la même manière la néovascularisation choroïdienne dans un modèle de DMLA. De plus, COCO empêche l'angiogenèse rétinienne développementale sans affecter le système vasculaire mature. L'examen des souris Dand5 (COCO) KO a également montré un phénotype de développement rétinien léger à P12 ainsi qu'une exacerbation des touffes néovasculaires dans un modèle de rétinopathie induite par l'oxygène. Impact: Nos données montrent que COCO inhibe la néovascularisation rétinienne et choroïdienne et pourrait être une nouvelle thérapie possible pour des maladies oculaires. Nos études fournissent des données sur les impacts de COCO sur le développement vasculaire rétinien, établissent ses caractéristiques moléculaires et déterminent son importance biologique. / Background: Ocular pathological neovascularization leads to several blinding disorders, including neovascular age‐related macular degeneration (nAMD) and retinopathy of prematurity (ROP). nAMD, for instance, is the primary cause of blindness in the industrialized world with a tremendous socioeconomic impact (1-6). Current palliative therapies rely on suppressing vascular endothelial growth factor (VEGF), proven safe and effective (7-19). However, some patients are resistant to monthly repeated intravitreal injections of anti-VEGF, and long-term consequences comprise further vision loss and geographic atrophy (10, 14, 17, 18, 20-27). Clinically, there is a necessity for novel combinatory or synergistic therapeutic targets to reduce anti-VEGF treatment adherence. Novel personalized therapies to each non-responder patient may increase efficiency while minimizing the burden of repeated injections (24, 25, 28, 29). The TGF-β family, specifically the BMPs subfamily of proteins, is crucial in pathological ocular angiogenesis in a model of pre-retinal neovascularization. These alternative pathways could be potential therapeutic targets in nAMD patients as well (30-66). Hypothesis: COCO, a member of the DAN family, is a known modulator of BMP and TGF-β pathways and acts as a neurotrophic factor on cultured human photoreceptor progenitors. We hypothesize that COCO’s neurotrophic and anti-angiogenic effects could exert therapeutic benefits to preclude neovascularization in nAMD or ROP. Objectives: Aim 1: To assess the role of COCO on neovascular ocular diseases, we propose investigating its effects on retinal and choroidal neovascularization in the development and pathological models of AMD and ROP upon intravitreal injections. Aim 2: To understand COCO's physiological role and mechanism of action, we evaluate the exogenous and endogenous effects of COCO during angiogenesis and ocular vascular development. Conclusions: We discovered a novel inhibitor of angiogenesis, COCO, a DAN protein family member. COCO abrogated sprouting migration and cellular proliferation of human umbilical vein endothelial cells, partly through its regulation of TGF-β and BMP pathways and cellular metabolism. Intravitreal injections of COCO suppress retinal vascularization in development and an experimental model of ROP. COCO similarly inhibits choroidal neovascularization in an nAMD model. COCO prevents developmental retinal angiogenesis without affecting the mature vasculature. Examination of Dand5 (COCO) KO mice also shows a mild retinal developmental phenotype at P12 as well as an exacerbation of neovascular tufts in a model of oxygen-induced retinopathy. Impact: Our data show that COCO inhibits retinal and choroidal neovascularization and could be of potential therapeutic use in treating neovascular ocular diseases. Our studies set grounds for understanding the role of COCO during retinal vascular development, characterizing its molecular features, and determining its biologic significance.